Trikarbonil(tropon) demir ilerbulu 6-aminosiklohepta-2,4-dien-1-bir Türevlerinin hazırlanması

Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Trikarbonil(tropon)demire amin nükleofillerin eklenmesi ve ortaya çıkan komplekslerin sonraki demetallasyonu için temsili deneysel prosedürler ayrıntılı olarak sunulmuştur.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Huang, Z., Phelan, Z. K., Tritt, R. L., Valent, S. D., Guan, Z., He, Y., Weiss, P. S., Griffith, D. R. Preparation of 6-aminocyclohepta-2,4-dien-1-one Derivatives via Tricarbonyl(tropone)iron. J. Vis. Exp. (150), e60050, doi:10.3791/60050 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

aza-Michael adducts trikarbonil (tropon)demir iki farklı yöntem le sentezlenir. Birincil alifatik aminler ve döngüsel sekonder aminler solventsiz koşullar altında trikarbonil (tropon) demir ile doğrudan aza-Michael reaksiyonuna katılırlar. Daha az nükleofilik anilin türevleri ve daha engelli ikincil aminler trikarbonil (tropon) demirin protonlanması ile oluşan katyonik tropon kompleksine verimli bir şekilde katkıda bulunur. Katyonik kompleksi kullanan protokol, aza-Michael adducts'a erişmek için nötr kompleksine doğrudan, solventsiz ekten daha az verimli olsa da, daha geniş bir amin nükleofili yelpazesinin kullanılmasına olanak sağlar. Bir tert-bütil karbamate olarak aza-Michael adduct amin korunmasından sonra, diene 6 türevleri sağlamak için cerium(IV) amonyum nitrat ile tedavi üzerine demir trikarbonil parçasından decomplexed edilir- aminosiklohepta-2,4-dien-1-bir. Bu ürünler yedi üyeli karbocyclic halka içeren çeşitli bileşiklerin öncüleri olarak hizmet verebilir. Demetallasyon bir karbamate olarak amin koruma gerektirir, ikincil aminlerin aza-Michael adducts burada açıklanan protokol kullanılarak decomplexed olamaz.

Introduction

Yedi üyeli karbocsikhalka içeren yapısal olarak karmaşık aminler biyolojik olarak aktif moleküllerin bir dizi yaygındır. Önemli örnekler tropane alkaloidlerdahil 1 ve Lycopodiumbirkaç üyesi2, Daphniphyllum3, ve monoterpenoid indole alkaloid4 aileler. Ancak, bu tür bileşikler genellikle sadece beş veya altı üyeli halkalar içeren benzer karmaşıklık bileşikleri ile karşılaştırıldığında sentezlemek daha zordur. Böylece, tropon5için çeşitli amin nükleofiller ekleyerek bu tür bileşikler doğru yeni bir cadde geliştirmek için çalıştı. Ortaya çıkan adduct, başka türlü erişilmesi zor olacak çeşitli karmaşık yedi üyeli halka içeren iskeleler için sonraki sentetik ayrıntıiçin çeşitli fonksiyonel kolları içerir.

Tropone 6 ile daha önceki çalışmalar6,7 böyle bir dönüşüm için uygun olmayacağını düşündürmektedir iken, ilgili organometalik kompleks trikarbonil(tropon)demir8 (1, Şekil 1) bir olduğu kanıtlanmıştır doğal ürünler ve karmaşık moleküllerin bir dizi sentezinde kullanılmıştır çok yönlü sentetik yapı taşı9,10,11,12,13. Ayrıca, trikarbonil(tropon)demirin komplekssiz çift bağının α,β-doymamış ketona benzer şekilde, örneğin dienes14,15, tetrazines16, nitril oksitler ile benzer şekilde olduğu gösterilmiştir. 17, diazoalkanes8,10, ve organobakır reaktifler11. Böylece, trikarbonil (tropon) demirbir aza-Michael reaksiyon sentetik değerli aminatlı tropon türevleri için verimli bir giriş sağlayacak öngördü.

Eisenstadt daha önce, trikarbonil(tropon)demirin protonlanmasından sonra, ortaya çıkan katyonik kompleks 2 (Şekil1)aminatlı türevleri üretmek için anilin veya tert-butilamine tarafından nükleofilik atağa uğrayabileceğini bildirmişti. tropon demir kompleksi. 18 Ancak, bu yöntemin sentetik potansiyeli gerçekleşmemiş kalır. Nitekim, diğer aminler hiçbir ekleme ler bildirilmiştir ve bu ürünlerin demetallation Eisenstadt raporunda araştırılmış değildi. Bu protokolü çok çeşitli amin nükleofillerin eklenmesini göstermek için uyarladık.

Ayrıca, katyonik kompleksin sentezini gerektirmeyen ve genellikle dahaönce bildirilen yönteme göre daha yüksek verimelde eden trikarbonil(tropon)demire (Şekil 2) doğrudan aza-Michael eklemeleri için bir yöntem tanımlıyoruz. Ayrıca, ortaya çıkan adducts demetallation için bir protokol burada rapor. Genel olarak, bu protokol tropon (ve bilinen demir kompleksinden üç adım) dört adımda tropon resmi aza-Michael adducts sağlar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Trikarbonil(tropon)demir sentezi (1)19

  1. Argon atmosferli bir torpido yılında, fırında kurutulmuş 20 mL şişeiçine 4,1 g diiron nonacarbonyl tartın. Şişeyi kaplayın ve torpido glovebox'tan çıkarın.
    DİkKAT: Diiron nonacarbonyl uzun süreli depolama triiron dodecacarbonyl ve ince bölünmüş metalik demir vermek için bazı bozulmaya yol açar20. Bu bozulma parlak turuncu diiron nonacarbonyl içinde siyah bir katı varlığı ile kanıtlanır. Demir saflığı piroforiktir ve havaya maruz kalındığında tutuşabilir. 2-8 °C'de argon altında diiron nonacarbonyl'in elektrik bandı ile kapatılmış bir şişede saklanması bu bozulmayı en aza indirir. Piroforik demir kirleri seyreltik hidroklorik asit ilavesi ile yok edilebilir.
  2. Fırında kurutulmuş PTFE karıştırma çubuğu, 0,5 mL tropon ve 10 mL kuru benzeni fırında kurutulmuş 50 mL yuvarlak alt şişeye ekleyin.
    NOT: Katı diiron nonakarbonilin en az dökülme ile hızla eklenebileceği şekilde 24/40 zemin cam eklemli yuvarlak bir alt şişe tercih edilir (Bkz. Adım 1.5).
  3. Aşağıdaki gibi üç donma-pompa-çözülme döngüleri ile yuvarlak alt şişe içeriğini degas.
    1. İçeriği tamamen katılanına kadar şişeyi kuru bir buz aseton banyosuna batırın. Sonra, şişe hala soğuk banyoda batık ile, 2-3 dakika vakum altında şişe tahliye.
    2. İçeriğin statik vakum altında erimesine izin verin.
    3. 1.3.1 ve 1.3.2 adımlarını iki kez tekrarlayın.
    4. Son çözülmeden sonra, şişeyi argon ile doldurun ve şişeyi kauçuk bir septumla kapatın. Şişeyi argon pozitif baskısı altında tutun.
  4. Alüminyum folyo ile şişe kapağı ve güçlü manyetik karıştırma başlar.
  5. Kısaca kauçuk septum kaldırmak ve tek bir porsiyon daha önce tartılmış diiron nonacarbonyl ekleyin ve septum değiştirin.
  6. 55-60 °C'de bir yağ banyosunda şişebatırın ve 30 dakika karıştırın.
  7. 30 dakika sonra, yağ banyosundan şişeyi çıkarın ve oda sıcaklığına kadar soğumaya bırakın.
  8. Aşağıdaki gibi alümina sütun kromatografisi ile tropon kompleksini izole edin.
    1. 12 cm alümina (Aktivite II/III) ve heksanlarla bir kromatografi kolon (~30 mm çapında) paketlayın.
    2. Pipet ham reaksiyon karışımı doğrudan alümina üzerine. Şişeyi az miktarda (1-3 mL) heksanlarla durulayın ve sütunun üst kısmına ekleyin.
    3. Çözücü alümina üst ile seviye kadar sütun drenaj ve kum ~ 2 cm ekleyin.
    4. Mavi-yeşil bant (triiron dodecacarbonyl) sütun kapalı gelene kadar heksanes ile elute.
    5. 1:1 heksanes ile elute: kırmızı-turuncu tropon demir kompleksi tamamen elutes kadar metilen klorür.
    6. Tropon kompleksini ayakta katılaşan koyu kırmızı bir yağ olarak elde etmek için çözücüü döner buharlaşma yoluyla kırmızı-turuncu çözeltiden çıkarın.
      NOT: Bu şekilde izole tropon kompleksi bazen paramanyetik, demir bazlı yabancı maddeleri ile kontamine olur, 1 HNMR spektrumunda ciddi şekilde genişlemiş zirveler ile kanıtlanan. Bu kirler metilen klorür kompleksi redissolving ve alümina kısa bir fiş geçerek, 1:1 heksanes ile eluting kaldırılabilir: metilen klorür.

2. Trikarbonil sentezi (5-ketosiklokloheptadienyl)demir tetrafluoroborate (2)21

  1. Bir PTFE manyetik karıştırma çubuğu, 432 mg trikarbonil(tropon)demir ve 50 mL yuvarlak alt şişeye 10 mL metilen klorür ekleyin.
  2. Bir buz banyosunda şişe serin ve güçlü manyetik karıştırma başlar.
  3. Konsantre sülfürik asit damla 3.2 mL ekleyin.
  4. Karışımı 0 °C'de 30 dk kadar karıştırın.
  5. Ayrı bir 100 mL yuvarlak alt şişe için, bir PTFE karıştırma çubuğu, 2.0 g susuz sodyum karbonat ve 10 mL metanol ekleyin.
  6. Bir buz banyosunda sodyum karbonat karışımı içeren şişeyi soğutun ve manyetik olarak şiddetle karıştırın.
  7. 30 dakikalık periyodu (adım 2.4) tamamladıktan sonra manyetik karıştırmayı durdurun. İki katman oluşmalıdır.
  8. Pasteur pipeti kullanarak, viskoz, kahverengi alt tabakayı hızla karıştıran sodyum karbonat süspansiyonuna aktarın.
  9. ~ 5 dakika için karıştırın ve sonra dikkatle ve yavaş yavaş deiyonize su 50 mL ekleyin.
    DİkKAT: Bu adımda güçlü köpürme ler yer almaktadır.
  10. Karışımı 250 mL ayırıcı huniye dökün ve metilen klorür (2x 50 mL) ile ekstrakt.
  11. Birleştirilmiş organik tabakaları su (50 mL) ve salamura (50 mL) ile sırayla yıkayın.
  12. Susuz magnezyum sülfat üzerinde organik katmanları kurulayın.
  13. Yerçekimi veya vakum filtrasyon yoluyla magnezyum sülfat çıkarın ve kırmızı-kahverengi yağ elde etmek için döner buharlaşma yoluyla filtrat konsantre.
    NOT: Protokol bu noktada duraklatılmış olabilir.
  14. 25 mL Erlenmeyer şişesine 3 mL asetik anhidrit ekleyin ve buz banyosunda soğutun.
  15. Soğuk asetik anhidrit damla ile% 48 sulu tetraflorik asit 1 mL ekleyin.
    DİkKAT: Ek son derece ekzotermiktir. Ancak, ekstremite sıcaklık ve ek oranı kontrol edilerek kolayca bulunur.
  16. Bir buz banyosuna batırılmış 100 mL yuvarlak alt şişede, adım 2.15'ten elde edilen karışımı adım 2.13'te elde edilen yağa ekleyin.
  17. 5 dakika paslanmaz çelik spatula ile karışımı çalkalayın.
    NOT: Karışım genellikle ajitasyon üzerine sakızlı bir kıvam alır ve renk daha açık olur.
  18. Karışıma 50 mL dietil eter ekleyin. Tetrafluoroborate tuzu olarak katyon kompleksi elde etmek için bir Buchner hunisi kullanarak vakum filtrasyon yoluyla ortaya çıkan soluk sarı katı toplamak.

3. Azasentezi- Michael adduct 4: Trikarbonil[(2-5-h)-6-((2-feniltil)amino)siklohepta-2,4-dien-1-1]demir

  1. Bir PTFE manyetik karıştırma çubuğu ekleyin, trikarbonil 150 mg (tropon)demir (1), ve fenetilamin 0.154 mL 1-dram şişe. Bir hava atmosferi altında şişe kap ve manyetik karıştırma başlar.
    NOT: Fenetilamin uzun süreli depolama üzerine hava ile oksitlenir ve sarı-kahverengi bir renk elde edilir. Fenetilamin renksiz değilse kullanmadan önce damıtılmalıdır.
  2. Reaksiyon karışımından küçük (~1 damla) aliquot'u çıkararak, CDCl 3'te eriterek ve 1H NMR spektrumu elde ederek reaksiyonu periyodik olarak izleyin.
    NOT: Bu özel reaksiyon genellikle 1 saat içinde tamamlanırken, reaksiyon bir gecede karıştırmak için bırakılabilir.
  3. 1H NMR spektrumunda trikarbonil(tropon)demir sinyallerinin kaybolması üzerine (Bkz. Temsili Sonuçlar ve Şekil 3 ve Şekil 4),temel alüminadaki kromatografi yoluyla ham reaksiyon karışımını arındırır ( Etkinlik II/III) aşağıdaki gibidir.
    1. 30 mm çapında kiromatografi kolonu alümina (10-15 cm) ve heksanes ile paketleyip ham reaksiyon karışımını sütunun üstüne uygulayın.
    2. 1:1 heksantile sütun elute:diethyl ya sütundan aşırı fenetilamin kaldırmak için. İnce tabaka kromatografisi (TLC) ile elüasyonu izleyin.
      NOT: Kolon mobil faz olarak alümina TLC plakaları ve 1:1 dietil eter:metilen klorür karışımı kullanılarak izlendi. Alümina TLC plakaları yoksa, silika jel plakaları kullanılabilir (mobil faz olarak metilen klorür%5 metanol kullanın).
    3. Aşırı amin eluting bittikten sonra, ürünü eluting çözücü 1:1 diethyl eter: metilen klorür ürünü eluting değiştirin.
      NOT: Başlık bileşik sarı bir bant olarak elutes.
    4. Ürün içeren fraksiyonları birleştirin (ince tabaka kromatografisi ile değerlendirildiği gibi) ve koyu sarı yağ olarak saflaştırılmış ürün elde etmek için bir döner buharlaştırıcı üzerinde çözücü kaldırın.

4. Trikarbonil sentezi[(2-5-h)-6-(2-metilanilino)siklohepta-2,4-dien-1-bir]demir (3)

  1. 1-dram şişeye PTFE karıştırma çubuğu, 0,021 mL o-toluidin ve 1,0 mL dietil eter ekleyin. Güçlü manyetik karıştırma başlayın.
  2. Dikkatle karışıma katyonik kompleksi 33 mg ekleyin. Süspansiyonun 12 saat boyunca soğumasını bekleyin.
  3. Reaksiyon karışımını ayırıcı bir hunide 5 mL deiyonize suya dökün ve 5 mL etil asetat ile sulu layter'ı üç kez ayıklayın.
  4. Susuz sodyum sülfat üzerinde kurutmadan önce 10 mL salamura ile kombine organik katmanları yıkayın.
  5. Yerçekimi filtrasyon ile sodyum sülfat çıkarın ve ham ürün elde etmek için döner buharlaşma yoluyla filtrat konsantre.
  6. Ham ürünü, saf ürünü sarı bir katı olarak elde etmek için heksanlarda %30-50 dietil eter degradesi kullanarak temel alümina sütun kromatografisi ile arındırın.

5. Bir tert-bütil karbamate olarak amin 4 korunması

  1. Hava atmosferi altında 25 mL yuvarlak alt şişede mutlak etanol 2 mL içinde amin 4 76 mg çözünür.
  2. Reaksiyon karışımına 104 mg di-tert-bütil dikarbonat ve ardından 40 mg katı sodyum bikarbonat ekleyin.
  3. Kauçuk septum ile şişe kapağı ve 1 saat için karışımı sonicate.
    NOT: Bu reaksiyonun bir gecede çalışmasına izin verilebilir.
  4. Bir Buchner hunisi kullanarak diatomaceous toprak bir yatak aracılığıyla ham reaksiyon karışımı filtre. Daha fazla kahverengi renkli çözelti huninin alt çıkana kadar etanol ile diatomaceous toprak yıkayın.
  5. Filtrat yuvarlak bir alt şişe ye aktarın ve bir döner buharlaştırıcı konsantre. Elde edilen yağı ~ 2,5 mL metilen klorür içinde çözün.
  6. Çözeltiye ~1,3 g silika jel ekleyin ve ince, serbest akan bir katı elde edilene kadar döner evaporatör üzerindeki metilen klorür'ü çıkarın.
  7. Otomatik flaş kromatografisi için silika jeli 10 g silika kartuşu içine paketleyin.
    NOT: Bu protokolde otomatik arıtma sistemi kullanılmıştır. Ancak, silika jel ile konvansiyonel flaş kromatografisi de istihdam edilebilir.
  8. 90:10 heksanlardan başlayarak kolonçalıştırın:ethylacetate ve 20:80 heksanslar:etil asetat 20 dk. 20 dk. Şişe. Sarı yağ olarak saflaştırılmış ürün elde etmek için bir döner evaporatör üzerinde heksanes ve etil asetat buharlaştırmak.

6. Tert-bütil sentezi (6-oksoksiklosikhepta-2,4-dien-1-yl)(2-feniletil) karbamat (6)

  1. 10 mL yuvarlak alt şişede, 27 mg demir kompleksini 5'te 1 mL'lik metanol hava atmosferinin altında çözün ve şişeyi buz banyosuna daldırın.
  2. Manyetik karıştırma başlayın ve serrium (IV) amonyum nitrat 33 mg ekleyin.
  3. 30 dk sonra, serrium (IV) amonyum nitrat ikinci bir 33 mg porsiyon ekleyin, karıştırma ek bir 30 dakika sonra üçüncü bir 33 mg porsiyon izledi.
  4. Serrium(IV) amonyum nitratın üçüncü kısmı ilave edilince reaksiyon karışımını etil asetat (5 mL) ile seyreltin.
  5. Karışımı 5 mL doymuş sulu sodyum bikarbonat içeren 30 mL'lik ayırıcı huniye dökün. Katmanları ayırın.
  6. Etil asetat (2x 5 mL) ile sulu tabakayı yeniden ayıklayın. Susuz sodyum sülfat üzerinde kombine organik katmanları kurulayın.
  7. Yerçekimi veya vakum filtrasyon yoluyla sodyum sülfat çıkarın ve bir döner buharlaştırıcı üzerinde filtrasyon konsantre.
  8. Ham ürünü ~ 2,5 mL metilen klorür de çözün, silika jel ~ 1,3 g ekleyin ve bir döner evaporatör üzerinde çözücü çıkarın.
  9. Otomatik flaş kromatografisi için 10 g silika jel sütun içine adsorbe ham ürün ile silika jel paketi.
    NOT: Bu protokolde otomatik arıtma sistemi kullanılmıştır. Ancak, silika jel ile konvansiyonel flaş kromatografisi de istihdam edilebilir.
  10. 90:10 heksanlardan başlayarak kolonçalıştırın:ethylacetate ve 20:80 heksanslar:etil asetat 20 dk. 20 dk. Şişe. Bir döner evaporatör üzerinde heksanes ve etil asetat buharlaştırmak soluk kahverengi yağ olarak saflaştırılmış ürün elde etmek için.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bu çalışmada tüm yeni bileşikler 1H ve 13C NMR spektroskopisi ve yüksek çözünürlüklü kütle spektroskopisi ile karakterize edildi. Daha önce bildirilen bileşikler 1H NMR spektroskopisi ile karakterize edildi. Temsili bileşikler için NMR verileri bu bölümde açıklanmıştır.

Trikarbonil(tropon) demirin 1H NMR spektrumu Şekil3'te gösterilmiştir. Η4-diene ligand proton sinyalleri 6,39 ppm (2 H), 3,19 ppm ve 2,75 ppm artış verir. Karmaşık olmayan çift bağdan protonlar dakikada 6.58 ve 5.05 ppm olarak görünür.

Aza-Michael ek ilerleme 1H NMR ile karmaşık olmayan çift bağ ve iki uzak downfield η4-diene kimyasal kayması karakteristik bir değişiklik sinyalleri kaybolması gözlemleyerek izlenir protonlar genellikle 5,3 ile 6,0 ppm arasında görünen iki iyi ayrılmış sinyale kadar yaklaşık 6,4 ppm 'den (Şekil 3 ve Şekil4'e bakınız). Ayrıca, aza-Michael adduct genellikle 1,5 ve 2,5 ppm arasında görünen iki diyastereotopik metilen proton (yedi üyeli halka içinde keton bitişik) karşılık gelen sinyalleri özellikleri.

Trikarbonil(tropon) demire doğrudan aza-Michael eklemeleri genellikle amin substratına bağlı olarak %60-95 oranında verim elde edilmiştir (bkz. Tartışma). Sekonder siklik aminler birincil alifatik aminlere göre biraz daha yüksek verim verme eğilimindedir, muhtemelen arınma sırasında ayrışmaya karşı daha büyük bir direnç nedeniyle.

1.1.2 Katyonik kompleksin H NMR verileriŞekil 5'te gösterilmiştir ve yedi farklı katlayıcıya sahiptir. Bu karmaşık CD3CN zaman içinde ayrışır unutulmamalıdır. Ancak, kurutulmuş katı tetraflorit kompleksi ortam koşullarında süresiz olarak saklanabilir. Şekil 6 o -toluidin adduct 3için 1H ve 13C NMR verileri gösterir , katyonik kompleks 2 (Şekil1) ile hazırlanan fenetilamin adduct için yukarıda açıklanan aynı özellikleri içeren 4 .

Şekil 7 tert -butil karbamate 1H ve 13C NMR spektrumları gösterir 5. 1H NMR spektrumu, nmr zaman ölçeğine göre karbamate C-N bağının yavaş dönmesi sonucu oluşan geniş zirveleri ile karakterize edilir. Buna ek olarak, tert-butil karbamate varlığı tert-butilproton 1.5 ppm büyük singlet yanı sıra 13C NMR spektrumunda 154.3 ppm de sinyal karbonil karbon karşılık belirgindir karbamate grubu.

Demirden diene'nin decomplexasyonu üzerine, 1H NMR spektrumunun en önemli yönü (Şekil8)5.75 ile 6.75 ppm arasında dört sinyalin bulunmasıdır ve bu sinyaller in komplekssiz diene'den gelen protonlara karşılık gelen dir.

Figure 1
Şekil 1 . Katyonik kompleks 2 ile trikarbonil(tropon)demirden 3 sentezi. Trikarbonil(tropon)demir katyonik kompleks 2'ye iki adımda dönüştürülür ve bunu komplekse orto-toluidin nükleozik ilavesi takip eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2 . Resmi tropon aza sentezi-Michael adduct 6. Trikarbonil(tropon)demir ve fenetilamin in direkt aza-Michael reaksiyonu amin koruma ve oksidatif demetallasyon izledi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3 . 1.1.2 H NMR spektrumu (çözücü: CDCl3) trikarbonil(tropon)demir 1. 6.59 ppm ve 5.05 ppm'deki zirveler karmaşık olmayan alkene hidrojenlerine karşılık gelirken, bu 6.39 ppm (2H), 3.19 ppm ve 2.75 ppm demir kompleksli diene'den kaynaklanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4 . Demir kompleksi için spektral veriler 4. (a) 1H NMR spektrumu; (b) 13C NMR spektrumu (çözücü: CDCl3). 1H NMR spektrumundaki önemli zirveler arasında demir kompleksli diene (5.75, 5.48, 3.30 ve 3.20 ppm) ve diyastereotopik α-metilen protonları (2.30 ve 1.70 ppm) sayılabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5 . 1.1.2 H NMR spektrumu (çözücü: CD3CN) katyonik demir kompleksi 2. 1H NMR spektrumundan (2'ye öncül) en belirgin farkı diyastereotopik α-metilen protonlardan (2.85 ve 2.23 ppm) kaynaklanan sinyallerdir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6 . Demir kompleksi için spektral veriler 3. (a) 1H NMR spektrumu; (b) 13C NMR spektrumu (çözücü: CDCl3). 4'ün 1H NMR spektrumuna benzer olarak, 3'ün 1H NMR spektrumu demir kompleksli diene (5.89, 5.51, 3.53 ve 3.30 ppm) ve diastereotopik α-metilen protonlardan (2.50 ve 2.02 ppm) kaynaklanan sinyallerle karakterizedir. ). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 7
Şekil 7 . Tert-butyl karbamate 5 için spektral veriler. (a) 1H NMR spektrumu; (b) 13C NMR spektrumu (çözücü: CDCl3). Karbamatein tert-bütil grubunun protonlarına karşılık gelen sinyal 1.52 ppm'de görünür. Birçok sinyal de karakteristik genişletme göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 8
Şekil 8 . Demetallated diene 6 için spektral veriler . (a) 1H NMR spektrumu; (b) 13C NMR spektrumu (çözücü: CDCl3). Şekil 4 a, Şekil 6ave Şekil 7a'daki demir komplekslerine göre 1H NMR spektrumunun en önemli yönü, diene'ye karşılık gelen tüm sinyallerin protonlar pp 5.75 ppm'nin üzerinde (6.57, 6.34, 6.10 ve 5.99 ppm) görünür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Trikarbonil(tropon)demire doğrudan ilave (Şekil2)veya ilgili katyon kompleksini elektrofil olarak kullanan dolaylı yöntemin (Şekil1)kullanılamayacağı solventsiz protokolün amine bağlı olup olmadığı amin substrat kullanılır. Genel olarak, tropondan aza-Michael adducts oluşturmak için daha az adım gerektirdiğinden ve genel verimgenellikle daha yüksek olduğundan, doğrudan ekleme yöntemi tercih edilir. Ancak, bu daha doğrudan yöntem genellikle makul engellenmemiş birincil alifatik aminler ve döngüsel sekonder aminler (örneğin, piperidine) ile sınırlıdır. Arylaminler veya daha steralik olarak engellenen amines gibi daha az nükleofilik substratlar asiklik sekonder aminler veya tert-bülamin doğrudan trikarbonil (tropon) demir eklemez. Diğer taraftan, bu yüzeyler ilgili katyon kompleksine etkin bir şekilde ekler (2, Şekil 1). Böylece, iki protokol, doğrudan ekleme reaksiyonu genellikle daha verimli ve daha yüksek verimli olduğu için birbirini tamamlar, katyonik kompleksine ek olarak daha geniş bir substrat kapsamına sahiptir.

Trikarbonil (tropon) demire doğrudan ilave için reaksiyon süreleri substrata bağımlı olma eğilimindedir. Bazı eklemeler 1H NMR analizi (örn. engellenmemiş birincil aminler) tarafından değerlendirildiği gibi dakikalar içinde tamamlanırken, bazıları nın bir gecede bırakılması gerekir (örn. morfin). Tamamlandıktan sonra, aktivite II/III alümina üzerinde kromatografi ile aşırı amin çıkarılır. Ancak, yeterince uçucu amin yüzeyler için, aşırı amin döner buharlaşma yoluyla kaldırılabilir ve ham malzeme daha sonra ilgili karbamate (varsa) olarak koruma tabi tutulabilir.

Birincil alifatik aminlerin adducts gecikmeden saflaştırılmalıdır ve en kısa sürede karbamates olarak korunmalıdır uygulanabilir, biz genellikle bu tür adducts zamanla bozulacak deneyimli olduğu gibi. Bozulma genellikle turuncu-kahverengi parlak sarı bir renk değişikliği eşlik ediyor. Bu tür kısmen bozulmuş örneklerin NMR analizi trikarbonil (tropon) demirvarlığını gösterdi, amin ortadan kaldırılması meydana geldiğini gösteren.

Biz aza-Michael adducts22,23,24,25, 26 diene demir trikarbonil grubu kaldırmak için bilinen protokoller çeşitli taranmış , 27- Elimizde ki tek başarılı protokol, karbamate korumalı adductların serium(IV) amonyum nitrat28ile tedavisi ile oksidatif demetallasyon içeriyordu. Temsili bir sonuç bir tert-butylkarbamate korumalı adduct demetallation için açıklanmıştır. Ancak, benzil karbamates de bu protokol kullanılarak demetallated olabilir (başka karbamates incelenmiştir). Tersiyer aminler karbamates olarak korunamadığından, şimdiye kadar bu yüzeyleri kapsamlı deneylere rağmen başarılı bir şekilde demetalleyamadık, buna azotu kantitatif olarak oksidasyondan geçici olarak koruma girişimleri de dahil olmak üzere trifloroasetik asitile protonlama.

Bu protokol katyonik kompleks 2aminlerin eklenmesi için Eisenstadt18 tarafından bildirilen bir yöntemin bir uzantısı temsil eder. Ancak komplekse sadece iki amin eklenme rapor edildi ve kompleksin demetallasyonu tarif edilmedi. Burada anlatılan çalışma katyonik kompleksine eklenmenin kapsamını daha iyi araştırıyor. Ayrıca, trikarbonil (tropon) demirbazı aminlerin doğrudan eklenmesi için protokol bu tür amin adducts sentezlemek için daha verimli bir yöntem oluşturmaktadır. Buna ek olarak, komplekslerin başarılı bir şekilde demetallasyonu, farklı sonraki reaksiyonların yedi üyeli karbocsiklik halka içeren daha karmaşık moleküler mimarilere erişmelerinin önünü açar. Özellikle, farklı işlevsel yan zincirleri ile çeşitli amin nükleofillerin eklenmesi potansiyel downstream reaksiyonlar daha da çeşitli bir dizi etkinleştirebilirsiniz. Karmaşık alkaloid benzeri mimarilere yeni açılan sentetik yolların araştırılması şu anda laboratuvarımızda araştırılmaktadır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Bu araştırmayı desteklemek için Amerikan Kimya Derneği Petrol Araştırma Fonu'nun bağışçılarına onay verilir. Biz Lafayette College Kimya Bölümü ve Mali destek için Lafayette College EXCEL Scholars programı kabul ediyoruz.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10 g SNAP Ultra silica gel columns Biotage for automated column chromatography
Acetic anhydride Fisher Scientific A10-500
Acetone Fisher Scientific A-16S-20 for cooling baths
Acetonitrile-D3 Sigma Aldrich 366544
Benzene, anhydrous, 99.8% Sigma Aldrich 401765
Biotage Isolera Prime Biotage ISO-PSF for automated chromatography
Celite; 545 Filter Aid Fisher Scientific C212-500 diatomaceous earth
Cerium(IV) ammonium nitrate, ACS, 99+% Alfa Aesar 33254
Chloroform-D Acros 209561000
Di-tert-butyl dicarbonate, 99% Acros 194670250
Ethyl acetate Fisher Scientific E145-4
Ethyl alcohol, absolute - 200 proof Greenfield Global 111000200PL05
Ethyl ether anhydrous Fisher Scientific E138-1
Hexanes Fisher Scientific H302-4
iron nonacarbonyl 99% Strem 26-2640 air sensitive, synonymous with diiron nonacarbonyl
Magnesium sulfate Fisher Scientific M65-500
Methanol EMD Millipore MX0475-1
Methylene chloride Fisher Scientific D37-4
MP alumina, Act. II-III acc. To Brockmann MP Biomedicals 4691 for column chromatography
o-toluidine 98% Sigma Aldrich 466190
Phenethylamine 99% Sigma Aldrich 128945 distill prior to use if not colorless
Sodium bicarbonate Fisher Scientific S233-500
Sodium carbonate anhydrous Fisher Scientific S263-500
Sodium chloride Fisher Scientific S271-500 dissolved in deionized water to perpare a saturated aqueous solution
Sodium sulfate anhydrous Fisher Scientific S415-500
Sonicator Branson model 2510
Sulfuric acid Fisher Scientific A300C-212
Tetrafluoroboric acid solution, 48 wt.% Sigma Aldrich 207934 aqueous solution
TLC Aluminium oxide 60 F254, neutral EMD Millipore 1.05581.0001 for thin layer chromatography
Tropone 97% Alfa Aesar L004730-06 Light sensitive

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pollini, G. P., Benetti, S., De Risi, C., Zanirato, V. Synthetic Approaches to Enantiomerically Pure 8-Azabicyclo[3.2.1]octane Derivatives. Chemical Reviews. 106, 2434-2454 (2006).
  2. Ma, X., Gang, D. R. The Lycopodium alkaloids. Natural Product Reports. 21, (6), 752 (2004).
  3. Kobayashi, J., Kubota, T. The Daphniphyllum alkaloids. Natural Product Reports. 26, (7), 936-962 (2009).
  4. Leonard, J. Recent progress in the chemistry of monoterpenoid indole alkaloids derived from secologanin. Natural Product Reports. 16, 319-338 (1999).
  5. Huang, Z., Phelan, Z. K., Tritt, R. L., Valent, S. D., Griffith, D. R. Formal aza-Michael additions to tropone: Addition of diverse aryl- and alkylamines to tricarbonyl(tropone)iron and [(C7H7O)Fe(CO)3]BF4. Tetrahedron Letters. 59, (37), 3432-3434 (2018).
  6. Pauson, P. L. Tropones and Tropolones. Chemical Reviews. 55, (1), 9-136 (1955).
  7. Pietra, F. Seven-Membered Conjugated Carbo-and Heterocyclic Compounds and Their Homoconjugated Analogs and Metal Complexes. Synthesis, Biosynthesis, Structure, and Reactivity. Chemical Reviews. 73, (4), 293-364 (1973).
  8. Johnson, B. F. G., Lewis, J., Wege, D. Transition metal carbonyl complexes derived from cycloocta-2,4,6-trienone and cyclohepta-2,4,6-trienone. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1976, 1874-1880 (1976).
  9. Franck-Neumann, M., Brion, F., Martina, D. Friedel-Crafts acylation of tropone-irontricarbonyl. Synthesis of β-thujaplicin and β-dolabrin. Tetrahedron Letters. 19, (50), 5033-5036 (1978).
  10. Saha, M., Bagby, B., Nicholas, K. M. Cobalt-mediated propargylation/annelation: Total synthesis of (±)-cyclocolorenone. Tetrahedron Letters. 27, (8), 915-918 (1986).
  11. Yeh, M. -C. P., Hwu, C. -C., Ueng, C. -H., Lue, H. -L. Michael Addition Reactions of the Highly Functionalized Zinc-Copper Reagents RCu(CN)ZnI to (Tropone)iron Tricarbonyl Promoted by Boron Trifluoride Etherate. Organometallics. 13, (5), 1788-1794 (1994).
  12. Pearson, A. J., Srinivasan, K. Approaches to the synthesis of heptitol derivatives via iron-mediated stereocontrolled functionalization of cycloheptatrienone. The Journal of Organic Chemistry. 57, (14), 3965-3973 (1992).
  13. Soulié, J., Betzer, J. -F., Muller, B., Lallemand, J. -Y. General access to polyhydroxylated nortropane derivatives through hetero diels -alder cycloaddition. Tetrahedron Letters. 36, (52), 9485-9488 (1995).
  14. Rigby, J. H., Ogbu, C. O. Tricarbonyl(tropone)iron as a useful functionalized enone equivalent. Tetrahedron Letters. 31, (24), 3385-3388 (1990).
  15. Franck-Neumann, M., Martina, D. Cycloadditions de la tropone avec le cyclopentadiene synthese d’un intermediaire potentiel par utilisation de complexe metallique. Tetrahedron Letters. 18, (26), 2293-2296 (1977).
  16. Ban, T., Nagai, K., Miyamoto, Y., Harano, K., Yasuda, M., Kanematsu, K. Periselective cycloaddition of tricarbonyliron complexes of seven-membered unsaturated compounds with 1,2,4,5-tetrazine. Masking and activating effects of tricarbonyliron complexes. The Journal of Organic Chemistry. 47, (1), 110-116 (1982).
  17. Bonadeo, M., Gandolfi, R., De Micheli, C. Reactions of nitrile oxides and of 2,5-dimethyl-3,4-diphenylcyclopentadienone with tricarbonyltroponeiron and oxidation of the adducts with cerium(IV). Gazzetta Chimica Italiana. 107, 577-578 (1977).
  18. Eisenstadt, A. The reactivity of cycloheptadienyl-1-one iron tricarbonyl cation towards nucleophilic attack. Journal of Organometallic Chemistry. 113, (2), 147-156 (1976).
  19. Rosenblum, M., Watkins, J. C. Cyclopentannulation reactions with organoiron reagents. Facile construction of functionalized hydroazulenes. Journal of the American Chemical Society. 112, (17), 6316-6322 (1990).
  20. Pearson, A. J. Iron Compounds in Organic Synthesis. Academic Press. San Diego. (1994).
  21. Eisenstadt, A. Fluxional behaviour of protonated substituted troponeiron tricarbonyls. Journal of Organometallic Chemistry. 97, (3), 443-451 (1975).
  22. Shvo, Y., Hazum, E. A Simple Method for the Disengagement of Organic Ligands from Iron Complexes. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 336-337 (1974).
  23. Thompson, D. J. Reaction of tricarbonylcyclohexadieneiron complexes with cupric chloride. Journal of Organometallic Chemistry. 108, (3), 381-383 (1976).
  24. Franck-Neumann, M., Heitz, M. P., Martina, D. Une methode simple de liberation des ligands organiques de leurs complexes de fer carbonyle. Tetrahedron Letters. 24, (15), 1615-1616 (1983).
  25. Birch, A. J., Kelly, L. F., Liepa, A. J. Lateral control of skeletal rearrangement by complexation of thebaine with Fe(CO)3. Tetrahedron Letters. 26, (4), 501-504 (1985).
  26. Ripoche, I., Gelas, J., Grée, D., Grée, R., Troin, Y. A new stereoselective synthesis of chiral optically pure 4-piperidones. Tetrahedron Letters. 36, (37), 6675-6678 (1995).
  27. Williams, I., Kariuki, B. M., Reeves, K., Cox, L. R. Stereoselective Synthesis of 2-Dienyl-Substituted Pyrrolidines Using an η4-Dienetricarbonyliron Complex as the Stereodirecting Element: Elaboration to the Pyrrolizidine Skeleton. Organic Letters. 8, 4389-4392 (2006).
  28. Coquerel, Y., Depres, J. -P., Greene, A. E., Cividino, P., Court, J. Synthesis of Substituted Cycloheptadienes by Catalytic Hydrogenation of Cycloheptatrieneiron Complexes. Synthetic Communications. 31, 1291-1300 (2001).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics